磁場章末測試

1、章末測試(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。16 題為單項選擇題，710題為多項選擇題。)1.指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說法正確的是()A.指南針可以僅具有一個磁極B.指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場C.指南針的指向不會受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)答案B2.如圖1所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動，以下說法正確的是()圖1A.a、b、c的N極都向紙里轉(zhuǎn)B.b的N極向紙外轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)C.b、c的N極都向

2、紙里轉(zhuǎn)，而a的N極向紙外轉(zhuǎn)D.b的N極向紙里轉(zhuǎn)，而a、c的N極向紙外轉(zhuǎn)解析由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，等效電流的方向為逆時針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場方向垂直紙面向內(nèi)，磁場中某點(diǎn)的磁場方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時N極的指向，所以b的N極向紙外轉(zhuǎn)，a、c的N極向紙里轉(zhuǎn)。選項B正確。答案B3.(2017四川成都石室中學(xué)二診)如圖2所示，一個邊長為L的正方形金屬框豎直放置，各邊電阻相同，金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于金屬框向里的勻強(qiáng)磁場中，若A、B兩端與導(dǎo)線相連，由A到B通以如圖所示方向的電流(由A點(diǎn)流入，從B點(diǎn)流出)，流過AB邊的電流為I，

3、則金屬框受到的安培力大小和方向分別為()圖2A.2BIL，豎直向下 B.BIL，豎直向上C.BIL，豎直向上 D.BIL，豎直向下解析設(shè)流過DC邊的電流為I，根據(jù)并聯(lián)電路知識有I3RIR，得I，AD、BC邊所受的安培力的合力為零，DC邊中的電流方向向右，根據(jù)左手定則可知，DC邊所受安培力方向向上，大小為FDCBLBIL，AB邊所受的安培力方向向上，大小為FABBIL，所以金屬框受到的安培力為F安FDCFABBIL，方向豎直向上，故選項B正確。答案B4.如圖3所示，兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線a和b，通有等值電流。在紙面上距a、b等遠(yuǎn)處有一處P。若P點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向左，則導(dǎo)線a、b中

4、的電流方向是()圖3A.a中向紙里，b中向紙外B.a中向紙外，b中向紙里C.a、b中均向紙外D.a、b中均向紙里解析因為通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線是多組以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心垂直于導(dǎo)線的同心圓，所以直導(dǎo)線a中電流在P處激發(fā)的磁場方向垂直于a、P連線；直導(dǎo)線b中電流在P處激發(fā)的磁場方向垂直于b、P連線。又因為P點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向左，所以由矢量合成法則可知，a中電流在P處激發(fā)的磁場方向垂直aP向下，b中電流在P處激發(fā)的磁場方向垂直bP向上，再根據(jù)安培定則很容易判斷a、b中的電流方向，a中向紙里，b中向紙外，A正確。答案A5.帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場如圖4所示，運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，O

5、aOb。若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強(qiáng)電場，帶電粒子仍以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場，仍能通過b點(diǎn)，則電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值為()圖4A.v0 B. C.2v0 D.解析設(shè)OaObd，因帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，所以圓周運(yùn)動的半徑正好等于d，即d，得B。如果換成勻強(qiáng)電場，帶電粒子做類平拋運(yùn)動，那么有d得E，所以2v0，選項C正確。答案C6.電磁軌道炮工作原理如圖5所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在

6、軌道上受到安培力的作用而高速射出。現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是()圖5A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B.只將電流I減為原來的一半C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變解析由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度BkI，安培力FBIdkI2d，由動能定理可得FLmv2，解得vI，由此式可判斷只有選項D正確。答案D7.如圖6所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子(不計重力)，從點(diǎn)O以相同的速度先后射入磁場中，入射方向與邊界成角，則正、負(fù)離子在磁場中()圖6A.運(yùn)動時間相同B.運(yùn)動軌跡的半徑相同

7、C.重新回到邊界時速度的大小和方向相同D.重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離不相等解析粒子在磁場中運(yùn)動的周期T，則知兩個離子做圓周運(yùn)動的周期相等。根據(jù)左手定則分析可知，正離子逆時針偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子順時針偏轉(zhuǎn)，重新回到邊界時正離子的速度偏轉(zhuǎn)角為(22)，軌跡的圓心角為(22)，運(yùn)動時間tT。同理，負(fù)離子運(yùn)動時間t T，顯然時間不等，A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得qvBm ，得r，由題意可知m、q、v、B大小均相同，則r相同，B正確；正、負(fù)離子在磁場中均做勻速圓周運(yùn)動，速度沿軌跡的切線方向，根據(jù)圓的對稱性可知，重新回到邊界時速度大小與方向相同，C正確；根據(jù)幾何知識可知重新回到邊界的位置與O點(diǎn)距離s2rsin ，

8、r、相同，則s相同，D錯誤。答案BC8.如圖7所示，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中，一束電子從孔a垂直于磁場沿ab方向射入容器中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，容器處在真空中，下列說法中正確的是()圖7A.從兩孔射出的電子速率之比vcvd21B.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動所用時間之比tctd12C.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動時的加速度大小之比acad1D.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動時的加速度大小之比acad21解析從c孔射出的粒子與從d孔射出的粒子做圓周運(yùn)動的半徑之比RcRd21，根據(jù)qvB可知，A正確；根據(jù)T可知TcTd，但二者圓心角cd12，因此，B正確；根據(jù)a，可得，C錯誤，D

9、正確。答案ABD9.1932年，美國的物理學(xué)家勞倫斯設(shè)計出了回旋加速器?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D8所示，置于高真空中的兩D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器中被加速，其加速電壓恒為U。帶電粒子在加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的作用，則()圖8A.帶電粒子在加速器中第1次和第2次做曲線運(yùn)動的時間分別為t1和t2，則t1t212B.帶電粒子第1次和第2次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比r1r22C.兩D形盒狹縫間的交變電場的周期TD.帶電粒子離開回旋加速器時獲得的動能為解析帶電

10、粒子在磁場中運(yùn)動的周期與電場變化的周期相等，根據(jù)qvBm，得v，周期T，與粒子的速度無關(guān)，t1t211，交變電場的周期也為，A錯誤，C正確；根據(jù)mvnqU得，帶電粒子第1次和第2次經(jīng)過加速后的速度比為2，根據(jù)r知，帶電粒子第1次和第2次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比r1r22，B正確；根據(jù)qvBm，知v，則帶電粒子離開回旋加速器時獲得動能Ekmv2，D正確。答案BCD10.已知一質(zhì)量為m的帶電液滴，經(jīng)電壓U加速后，水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B中，液滴在此空間的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖9所示，則()圖9A.液滴在空間可能受4個力作用B.液滴一定帶負(fù)電C.液滴做圓周運(yùn)動的半徑r

11、 D.液滴在場中運(yùn)動時總能量不變解析液滴受到重力、電場力和洛倫茲力的作用，所以選項A錯誤；由于液滴做勻速圓周運(yùn)動，所以電場力與重力為平衡力，電場力方向向上，可以判定液滴帶負(fù)電，B正確；根據(jù)qUmv2，r，qEmg，解得r ，選項C正確；液滴在場中運(yùn)動的整個過程能量守恒，選項D正確。答案BCD二、非選擇題(共4小題，共50分。)11.(10分)如圖10所示，將長為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)金屬棒中通以0.4 A的電流時，彈簧恰好不伸長，求：(取g9.8 m/s2)圖10(1)勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？(2)當(dāng)

12、金屬棒通以0.2 A由a到b的電流時，彈簧伸長1 cm，如果電流方向由b到a，而電流大小不變，彈簧伸長又是多少？解析(1)當(dāng)ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等時，彈簧不伸長，由BILmg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度B T0.49 T。(2)當(dāng)0.2 A的電流由a流向b時，ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有：2kx1mgBI1L當(dāng)電流反向后，ab棒受到兩個彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用，處于平衡狀態(tài)，有2kx2mgBI2L兩式相除并整理，得彈簧伸長x2為x2x11 cm3 cm。答案(1)

13、0.49 T(2)3 cm12.(12分)如圖11所示，在足夠長的絕緣板MN上方距離為d的O點(diǎn)處，水平向左發(fā)射一個速率為v0，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子(不考慮粒子重力)。圖11(1)若在絕緣板上方加一電場強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，求帶電粒子打到板上距P點(diǎn)的水平距離(已知OPMN)；(2)若在絕緣板的上方只加一垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場，求：帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑；若O點(diǎn)為粒子發(fā)射源，能夠在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射帶電粒子(不考慮粒子間的相互作用)，求發(fā)射出的粒子打到板上的最短時間。解析(1)根據(jù)牛頓第二定律有qEma，而E，得出加速度a，粒子做類平拋運(yùn)動：dat2，

14、xv0t聯(lián)立得x2d。(2)加勻強(qiáng)磁場，由洛倫茲力提供圓周運(yùn)動的向心力：qv0Bm而B，聯(lián)立解得rd。以O(shè)P為弦長時粒子打到板上的時間最短，對應(yīng)的圓心角60，t，而T聯(lián)立得最短時間t。答案(1)2d(2)d13.(14分)如圖12，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場。在x0 區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0(常數(shù)1)。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求(不計重力)圖12(1)粒子運(yùn)動的時間；(2)粒子與O點(diǎn)間的距離。解析(1)在勻強(qiáng)磁場中，帶電粒子做圓周運(yùn)

15、動。設(shè)在x0區(qū)域，圓周半徑為R1；在x0區(qū)域，圓周半徑為R2。由洛倫茲力公式及牛頓運(yùn)動定律得qB0v0mqB0v0m粒子速度方向轉(zhuǎn)過180時，所需時間t1為t1粒子再轉(zhuǎn)過180時，所需時間t2為t2聯(lián)立式得，所求時間為t0t1t2(1)(2)由幾何關(guān)系及式得，所求距離為d02(R1R2)(1)答案(1)(1)(2)(1)14.(14分)如圖13所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以一定的初速度垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成60角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場，已知ONd。不計粒子重力，求：圖13(1)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半